芜湖方特官网欢乐世界:科学是什么？不是什么？

　　科学是什么？不是什么？　　作者：Blackhole　　说明：本文源于一次内部论坛的争论。原本想好好写，但慢慢感到自己功力不够，又俗务缠身，所以写得虎头蛇尾。但敝帚自珍，故拿出来就教方家。本文许多文字、观点取自网络，包括新语丝、http://changhai.org/、http://fxkz.net/index.php，不一一指明，故笔者放弃其著作权，但保留对本文框架（即标题构成的整体）的权利。　　科学是随着帝国主义的坚船利炮传入中国的，至今已越百年。虽然科学知识在中国广为传播，但科学精神并未在中国真正的开花结果。国人看重的主要是科学带来的技术，科学的地位基本只是“中体西用”中的“用”。当年有很多名流如陈独秀、胡适在宣传科学精神，但中国命途多舛，启蒙让位于救亡，科学精神的传播也就搁置了。所以，对科学可能还存在许多误解。笔者不揣浅陋，愿将个人体会献于各位，希望能对科学精神的传播起到有益的作用。　　一、科学是什么？　　1、科学的产生　　科学肇始于四百年前的欧洲，其前身是古希腊的自然哲学，以毕达哥拉斯、德谟克利特、亚里士多德等人为代表。谈论科学的产生，有三个人物不能忽视。而要谈论这三个人的思想，此前的经院哲学又不可不谈。　　经院哲学产生于中世纪中后期，是为基督教作论证的思辨哲学。它只允许在基督教教义的范围内自由思维，为信仰找合理的根据，反对离开教义而依靠理性和实践去认识和研究现实。经院哲学主张，光靠理性不能认识真理，只有信仰才能做到。人的认识和理性要绝对服从信仰，因为信仰来自上帝的启示，一切真理都来自于这种“天启”。哲学是运用理性来论证上帝，而神学是给人以天启的真理。总之，信仰高于理性，神学高于哲学，哲学必须充当神学的婢女，为神学服务。　　因此，经院哲学有以下特征：1、其研究对象是上帝、天使和天国中的事物。它排斥对自然界的研究，不关心实际知识的获得。比如，他们研究、争论的问题有：一个针尖上能够站几个天使？天使吃什么？天堂里的玫瑰花有没有刺？亚当被创造时有几岁、身高多少？亚当和夏娃有没有肚脐眼？到世界末日，死人复活时，是青年还是老年？2、其研究根据是《圣经》和亚里士多德学说。它排斥实践经验而热衷于引经据典，把这些经典视为不可违背的原则和真理，不越雷池半步。3、其研究方法是繁琐的形式逻辑和概念辨析。它的推理和分析大量运用三段论，达到滥用的地步。以至于经院哲学又被称为繁琐哲学。但由于注重逻辑论证，故这里又存在一定的理性精神，虽然是有限的。　　14世纪，文艺复兴运动兴起于意大利，随后席卷欧洲和英伦。这是一场冲破神学禁锢、面向人和自然的、划时代的思想解放运动。作为从神学那里解放出来的一个重大结果是，科学产生了。首先出场的是16世纪的科学先驱哥白尼。他的《天体运行论》直接冲击基督教神学的重要观念——亚里士多德—托勒密的地心说。但对科学的奠立产生核心影响的在于下面三人。　　第一个是经验论的创始人——英国哲学家和政治家培根(1561—1626)。他认为，认识的对象不是上帝，不是人的思想，而是客观的物质世界。对象的改变导致方法的改变。经院哲学以神和思想为对象，故轻视感觉经验，只能依靠概念游戏和逻辑推理；科学以自然为对象，故必须反其道而行之，把感觉经验作为起点。由此，他提出经验主义，强调感觉经验在认识中的根本作用。他认为知识来源于感觉经验，科学是实验科学，科学的方法就在于用理性方法去整理感性材料，归纳、分析、比较、观察和实验是理性方法的主要内容，这就是实验归纳法。　　第二个人物是近代哲学之父、维理论的创始人——法国哲学家、数学家笛卡儿(1596－1650)。经院哲学将理性作为信仰的附庸，理性只是用来证明上帝的。笛卡尔则颠倒过来，提出理性应该独立于上帝，理性至上，上帝是第二位的。他用理性来怀疑一切，提出普遍的怀疑。反思之后，他找到了第一个无可怀疑的东西：“我”。他说“我思故我在”，并把这个当成“第一原理”。他提出维理论，认为感觉经验是不可靠的，不能反映事物的真相，不能作为知识系统的基础；与此相反，理性则能够把握一般共相，通过理性思辨和逻辑演绎，才能获得真实可靠、普遍必然的知识。他推崇数学演绎法，发明了解析几何。　　如果说经验归纳和理性演绎是两极，培根和笛卡儿各占一极，那么合二为一的就是近代物理学之父——意大利物理学家、天文学家伽利略(1564-1642)。他质疑亚里士多德的权威结论——重物下落较快，转而用实验来检验，发现其不成立。传说中的比萨斜塔实验由此而来。他通过理性方法设计实验，把数学推理引入研究，给出了自由落体运动的定量描述。他还有许多其他重要贡献，如区分速度和加速度并给出加速度的定义，发现摆的等时性，提出惯性定律的初级版本，提出运动的独立性原理，定量研究抛体运动，提出相对性原理，首次制作天文望远镜，并用于观测天体且取得大量成果，证实地动说……伽利略最伟大的贡献在于把实验和数学相结合的方法引入研究，使得物理学脱胎于自然哲学而真正成为一门独立的学科。他通过对物理现象的实验研究，建立了一套系统、严谨的现代科学方法，即把实验方法与数学方法、逻辑论证相结合。科学的方法一经确立，此后科学的发展就如滚滚巨石，势不可挡了。　　2、科学是什么？　　科学发展到今天已经400多年了。那么，什么是科学呢？一般的理解是，科学是业已获得的科学知识体系。这种理解固然不错，但没有涉及科学的核心。我们从头来捋一下。　　首先，科学的目的是什么？大千世界，事物万象。如何理解这些事物？简化或序化，即把许多现象归结为一个道理。简化有多种，其中最大而又最荒唐的莫过于把一切归因为上帝。这种简化没有任何实质意义，也没有预言功能。有意义的简化必须含有逻辑推理。科学理论中从基本原理到现象解释是通过逻辑推理的链条来衔接的。因此，可以这样总结科学的目的：科学寻求对各种现象逻辑上最简单的描述，是要将各种零散的现象序化。此外，我们还需承认一个基本事实：我们能力有限，并未掌握已确认为能解释全部自然现象的理论。与此相对比的是，基督教认为《圣经》已经包含了整个世界的真理。　　有了上述的目的和事实，我们就可以确定科学方法的基本特征。根据科学的目的，科学方法必须尊重观测与实验，尊重逻辑推理，简单说就是尊重实证和逻辑。根据基本事实，我们为达到科学目的而提出的理论会存在出错的可能性，从而纠错是必不可少的。所以科学方法的另一特征是：允许纠错，并具有纠错能力。　　科学的核心不在于其最终的结论，而在于达到这种结论的过程中所使用的方法，即逻辑和实证。为什么其它方式不行？高僧的顿悟、神的教化不也可以达到某种可能的最终结论吗？问题在于我们的水平“很低”（如果说神存在且很聪明的话），所以不能象高僧一样顿悟，我们又犟（理性），不愿意别人（即使是神）说什么就是什么，我们只能要求证据和推理。而这就是科学的方法，很“笨”，但是是人类获得知识最可靠的途径。说一个东西（如神学）不科学，并不指（或并不仅指）其结论与科学结论不符，而是（更是）指其达到该结论的方式不科学。就算是将来会成为科学的某结论，现在还没有由科学的方法给出，但由高僧或神给出了，那也不是科学。（不给证据和推理给我看，我凭什么相信神的话？）只有等到科学发现了它，它才是科学。只要逻辑加实证的精神和方法被坚持，就算已有的科学知识都失去了，科学的解释、预言和指导能力降到最低，但假以时日，科学结论仍会被逐渐揭示，科学仍会逐渐昌明。　　什么是实证和逻辑？说白了，就是摆事实，讲道理（但不是指“应该怎样”之类关于道德规范的道理）。有人说了：哦，那这大家都会啊，每个学科也都是这样啊。是的，是这样，但有个程度问题。科学是把“摆事实、讲道理”发挥到极致的产物。中华文化当然也含有实证和逻辑的成分，但在这方面不是很较真，不彻底。与此相反，西方文化非常追求逻辑和实证。在逻辑方面可以追溯到古希腊时期欧几里德的《几何原本》。该书奠定了公理化体系的标准模式，拿来改一改就成了现在初中的几何教材。在实证方面，如前所说，可以追溯到400年前的培根和伽利略。而东方由于不甚较真，就没有产生科学，只有一些零星的理论论述和技术，而且还被视为上不了台面的奇技淫巧。　　3、科学的外部特征　　科学的核心特征在于逻辑和实证的方法，那么有没有一些相应的外部特征呢？当然有。　　为了把实证发挥到极致，首先，事物的可重复性是必然的要求。那些不能重复的事物，比如神迹、鬼神显灵、个人体验、顿悟，都不是科学的研究内容。在物理学中，磁单极子、引力波都有人声称发现过，但别人不能重复，他们的发现也就没有得到承认。　　但不要认为科学否认不可重复的事物，否认上帝和鬼神的存在。事实上，科学只是说：没看到鬼神存在的严格证据，不能通过科学的方法确认它们的存在，故不知道鬼神是否存在，同时也不假设鬼神的存在，不认为鬼神存在。科学不说：鬼神不存在。注意“不认为鬼神存在”不等于“认为鬼神不存在”，后者更强，科学不下这么强的断语。　　事物可重复了，就可以随时开始研究了。但怎么描述事物呢？人有主观性，为了大家能够交流，需要客观的、公共的描述方式。比如说一棵树，有的说高，有的说低。一条小河，马说很浅，兔子说很深。如果有一个长度标准，就可以直接说树高是该标准的多少倍，河深是该标准的多少倍，这样大家都能够认可。这就是可测量性——可以用数据说话。而且，我们同时还发明了一个概念——长度。注意，在这里，长度不只是抽象地指空间的延展情况，更是具体地指长度的数值。也就是说，基本概念必须具备操作型定义。　　现在可以对重复发生的事物进行客观的描述了。通过实验和归纳，以及逻辑推理，我们可以得到一些结论或理论，我们还可以假定该理论对相关现象都正确。要注意，这里只是“假定”正确，而不是“认为”正确。事实上我们应该保守地认为，该理论只是针对我们已知的相关现象有效，但对于已发生但未知的、或未发生的相关现象，不知其是否有效。这就是科学的态度，严谨、谦虚、保守。理论一旦公布，由于其所使用的是公共的客观语言，具备可操作性，故以明确的方式存在于学术界，任何人都可以对其进行检验。如果某人得到否定结果，他人也能够重复，那么该理论就将被抛弃或修改。科学理论的这一特征被科学哲学家波普尔总结为可证伪性，它构成科学理论的必要条件。这就是说，科学理论必须明确而可供人们检验，从而为出错留下可能。如果一种论断比较含糊，难以检验，从而永远不会出错，那么就不具备可证伪性，从而不是科学。有人会问：咦，怎么就老想着出错呢？就不希望其正确吗？当然希望，但理性的认识是，再多的肯定实验也只是增加它的可信度而不能证明其完全正确，而只要有一个确凿的否定实验就足以推翻它。　　科学还有一个显著的特点，就是具备预言功能。科学预言与其他种类的预言相比，由于其依据是通过科学方式获得的理论，其可信度是最高的，从而其预言成功率最大。对于人类主动参与的现象（比如各种实验、为实现某种目的而设计的技术等）来说，科学预言更是明显区别于其他预言。没有哪种认知方式能够象科学这样产生大量的、构成人类文明重要组成部分的技术，而且这些设计还居然成功了！这就是科学力量的体现。由于这种成功，科学不只说不能证明鬼神的存在，其实还说鬼神很可能不存在，从而不假设鬼神的存在。比如为了让嫦娥一号上天，我们只假设已有的物理、化学等学科的知识成立，而没有考虑鬼神的因素。按照这种思路设计的机器居然就按照我们的预期上天了，这就增加了“鬼神不存在”的可信度，虽然我们不能绝对地肯定这一点。　　二、科学不是什么？　　科学的要义基本就是以上这些。但对科学其实还有很多的误解，澄清这些误解，将有助于科学精神的弘扬。笔者试就其中一些谈些看法。　　1、数学不是科学　　数学本质上是公理化的形式系统。数学家希尔伯特曾说，把几何公理中的点、线、面换成啤酒、酒瓶和酒杯 (或之类) 也是可以的。也就是说，几何体系中的那些基本概念究竟是什么并不重要，重要的是对它们之间关系的规定，即满足几何公理。它们并不需要对应于世界上的什么东西，故而也就没有实证一说。大家知道，欧氏几何中的第五公设（平行公设）可以换成与其不相容的另外两种表述，即“过直线外一点有多条直线与该直线不相交”和“过直线外一点没有直线与之相交”，从而分别得到罗巴切夫斯基几何和黎曼几何。欧氏几何、罗氏几何和黎曼几何，三者各成系统，地位平权，无优劣之分。这是因为，对于这样的形式系统，我们谈论的是其自洽性、完备性，但不谈论什么真假对错。数学上的正确往往就是指自洽而不是指跟现实世界相符。　　科学体系则不同，除了逻辑自洽之外，还有一个实证问题，即需要通过现实世界中的检验。科学上的正确不仅是指逻辑自洽，更是指构成对现实的一种可接受的描述。这是科学与数学的一个很大差异。（也有人将数学纳入科学范围，但这一定是将科学广义化了。）　　但有时数学也存在实证问题，那就是当我们把数学体系中的概念与物理现实中的概念对应起来的时候。比如说，如果我们把几何中的直线对应于物理上真空中的短程线，那么欧氏几何就变成了对物理世界的描述（但若把直线对应于酒瓶就不是对现实的描述）。此时几何失去了数学意义上的真理性而必须接受观测的检验，从而有可能被证伪。因此，爱因斯坦曾说：数学当它不与物理实在相联系的时候是严格的，而当它与物理实在相联系的时候就不再严格了。　　2、科学结论不是真理　　很多人认为，已有的科学结论是真理。并非如此。真理按照定义是永恒的，是永远正确的，而科学必须只以已发生的各种事实为依据，从而能下的断言只能是有限的。前面已经说过，人类尚未掌握能解释全部现象的理论。虽然通过科学方法得到的结论是最可靠的，但也只是可靠而已，不是绝对正确，可能被证伪。所以我们只能说，科学理论只是对到现在为止的现象有效；明天是否继续有效，不知道（虽然我们希望如此）。我们只能证伪理论（发现一个反例就行），而无法证明理论。所以，即使我们手握真理（假如真理存在），我们也不能知道它就是真理。这很让人沮丧，但确实如此。　　更进一步的意见认为，科学理论只是人类的发明而不是发现。在自然界背后并没有隐藏着什么真理等待我们去发现。科学理论只是人类的创造物，用以描述、序化各种现象，如谈论科学的目的时所指出的那样。发明当然就没有真伪可言，只能谈论有效性。人类发明汽车是为了能跑，可谈论这种工具是否有效；而发明科学理论是为了能序化各种现象，故也只能谈论能否有效地描述现实。实际上，真理原本是宗教概念，是上帝创世时所依据的某种理念，是神之言。而如果神创论不成立，人创造的科学理论就没有了真伪的参照物，从而只能谈论有效性。　　3、“有意义”不等于“科学性”　　人类文明包括很多部分，如文化、艺术和各种人文学科，当然也包括科学。但由于科学具有令人瞠目结舌的力量，“科学”一词被广泛应用（或滥用），很多东西都成了“科学”。许多人以为“科学”可以修饰文明的其他组成部分，比如将“人文学科”说成“人文科学”。说一个东西不科学，很可能被认为是说这个东西没有意义、不对、差劲、不能被承认。这是将“科学”一词无限制的广义化了，把它当成了一个褒义词。这正是需要正本清源的。　　科学只是人类文明中的一部分而已，其他部分就当然是非科学。科学的核心是逻辑和实证，于是有人就误以为非科学就是不讲逻辑和实证。其实，完全不讲逻辑和实证的，大概只有疯子，所以人类有意义的学问总会有逻辑和实证的成分，只是程度不同而已。科学是把实证和逻辑发挥到极致的产物，而非科学则是部分地、而不是全部地讲究逻辑和实证，因为其所研究的对象就不适合贯彻这种方法，比如人文学科在许多情况下要讲情感。所以，不要把“非科学”当成贬义词，就象“非文学”不是贬义词一样。　　但也不能完全地采取相对主义的态度。对于物质世界（包括人体）现象和部分社会现象，是可以大量或全部采用逻辑和实证的方法的，此时科学必须出手。对这类现象的研究，“科学”当仁不让地成为褒义词，而“非科学”就是理所当然的贬义词。　　4、科学不是信仰——兼谈宗教　　信仰一定有超出实证之外的、不可证伪的假设。罗素说：“在有证据时没人说‘信仰’。我们不说2加2等于4或地球是圆的是信仰。我们只在希望用感情取代证据时才谈信仰。”笔者觉得这是对信仰的最好阐述。　　比如基督教假定了上帝的存在，而且上帝起着根本的作用。但如何通过实证的方法表明上帝的存在？不能。那就是不可检验、不可证伪了。与此相反，科学中的所有论断都是可证伪的，比如说，如果发现质量一定时力不是正比于加速度，那么牛顿第二定律就可以错了。（当然，大量的事实还没有证伪它，所以暂时还保留它。）对于宗教信条，要让人接受，“晓之以理”是不起作用的，只能靠“动之以情”。而对于科学结论，完全不用“动之以情”，“晓之以理”足矣。（当然，若还不接受，也没任何关系，也不会有谁心急，只不过是自己失败而已。）　　有人说，相信科学本身也是一种信仰，此言大谬。作这种声称的人，要么不知道什么是信仰，要么不知道什么科学。科学结论不是真理，本就不能完全地、不带任何怀疑地、无条件地相信。科学的要义之一就是自我纠错功能，科学也正是在不断的怀疑、否定中夯实基础，茁壮成长的。科学结论的可信性，不是靠权威，不是靠光环，不是靠宣扬，而是靠实打实的实证。　　5、科学不是文化——兼谈中医理论　　文化具有地域性，分种群，讲究历史感，但科学不是如此，科学的研究方法和结论是共同的。文化可以博大精深，可以源远流长，但把这些褒义词加在科学的身上就没有一点力量，因为科学不讲这些，科学只讲逻辑和实证。牛顿的伟大绝不在于他的《自然哲学的数学原理》成书很早。该书如果作为文化，自然可以谈它历史悠久，语言优美，但如果作为科学，就只能论其逻辑清晰，且推论得到检验。　　笔者见过把科学归于文化的观点，但觉得这样是将“文化”广义化了，还是狭义一些较好。本质上，科学关乎事实，而文化关乎选择。我们可以选择吃饭用筷子还是刀叉（这是文化），但不能选择建房子从一楼建起还是从二楼建起（这是科学）。事实性的东西当然具有共同性，而选择性的东西就当然允许各群体不一样。讲究还是不讲究科学精神，或者在多大程度上讲究，这是文化，我们当然也推崇讲究科学精神的文化，包括我们现在进行的关于科学与否的各种辩论（比如本文），都是文化现象，但科学本身不应该是文化。　　文化可以育人，可以陶冶情操，但不能用于实实在在的治病。中医显然具有地域性，也经常用“博大精深，源远流长”来修饰。中医理论中的基本元素——阴阳五行更接近于文化或哲学，而与现代科学的语言无任何贯通之处。正如没有“东方物理学”和“西方物理学”之分一样，现代医学只有一种。真正跟“中医”相对的“西医”是现代医学之前的欧洲医术（比如放血疗法），它们都具有地域性。　　6、经验不是科学——兼谈中医实践（个案）　　经验只是一堆石头，里面可能有未打磨的玉石，但更可能的是一些普通石头。经验本身不是科学，经验只是科学的起点而已。实验（实证）与经验的区别，就在于实验有人类理性的全程参与。如果说经验知识是人的被动认识，那么实验知识就是人的主动认识。而且这个“主动性”很强，从设计到结论都要遵从逻辑，要做到理性贯穿始终。所以经验不是实证，故而不是科学，也不应该有“经验科学”一说（如果“经验”一词只包括被动认识的话）。　　“伽利略vs亚里士多德”的例子可以作为“实验vs经验”的很好教材。没有象伽利略一样的理性思考和设计，就算是推一万遍桌子，所发现的也永远只是“力是物体运动的原因”。这样的经验总结与科学结论“力是改变物体运动状态的原因”显然无缘。实际上，伽利略最伟大的贡献不在于他提出的一些理论，而在于把实验引入研究，从而使物理学脱胎于原始的自然哲学而真正独立为一门科学。说科学肇始于伽利略（加上培根）并不为过。　　中医实践相当于经验，需通过对比、双盲试验这种理性设计的检验才能开始进入科学程序。但至今没有一种中药或中医疗法被公认为通过了这种严格的检验。　　7、科学不是价值——兼谈伦理道德　　价值一定有人为的主观意愿作为原始出发点和核心内容，而科学一定是客观的。单单实然得不到应然。科学家作为人可以有伦理道德，其科研工作也应遵从科研道德，道德也可以是科学的研究对象，但科学本身不涉及伦理道德。　　价值是主观的指定，比如好、美、善，不同的人可以有不同的看法，而科学一定是客观的，要求遵从共同的方法。有人希望道德律令可以从科学结论中推导出来，从而获得某种客观性，这是做不到的。科学只谈论“是怎样”，而道德谈论“应该怎样”，单单实然是得不到应然的。真善美中，科学只占“真”这一项。　　8、哲学不是科学，也并不高于科学　　哲学的根本特征在于思辨，其研究对象也不是具体的事物，故必然在实证环节有所欠缺，其结论也不会有明确检验，因此存在多家哲学。虽然科学也需要思辨，但由于最终要落实到实证，故只有一家。物理学自伽利略始脱胎于古希腊的自然哲学，此后科学、哲学各行其道，有交错，但二者的领域毕竟不重合。　　很难说“哲学高于科学”。“哲学指导科学”是越来越难以做到了，尤其到了现代社会。没有哲学家与没有科学家，二者对人类社会的影响完全不同。可以从佛家或老子的著作中找到某些论述与现代科学的结论相近，但理性的人不会认为这说明我们的先贤高明。在一些领域，科学、哲学、神学、巫术……，都差不多高明，或者说差不多无能，但只有讲究逻辑和实证的科学才可能成为探索新知最厉害的武器。(XYS20111020)